JP2023074771A - 圧力検出デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】実施形態の課題は、２軸曲げ曲面に印加される圧力を検出可能で信頼性の向上した圧力検出デバイスを提供することにある。【解決手段】実施形態に係る圧力検出デバイスは、弾性材料で形成され、２軸曲げ曲面を含む押圧面と押圧面に間隔をおいて対向する１軸曲げ曲面からなる設置面とを具備するバッファー層と、設置面に密着して設けられ設置面に沿って１軸曲げされたシート状の圧力センサと、を備えている。【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、圧力検出デバイスに関する。

ポリイミドのベース層上に薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）や感圧層を搭載して構成された、フレキシブルなシート状の圧力センサが提案されている。このようなシート状の圧力センサを曲げて用いる場合、曲げ軸が１軸であれば、あるいは、複数本の軸でも互いに平行な軸であれば、圧力センサを容易に曲げることができる。一方、曲げ軸が互いに平行ではない２軸の場合、圧力センサは２軸曲げが困難となる。
２軸曲げに対応するため、伸縮可能な配線等を用いて圧力センサ自身の伸縮性を上げる方法や、キリガミ構造などのように切れ込みや空孔を設ける方法が提案されているが、いずれも製造プロセスが複雑になり、センサの信頼性も低下する。

特開２００４－３３３２７３号公報 特開２００６－９０９８３号公報 特開２０１９－９５２６２号公報

この発明の実施形態の課題は、２軸曲げ曲面に印加される圧力を検出可能で信頼性の向上した圧力検出デバイスを提供することにある。

実施形態に係る圧力検出デバイスは、弾性材料で形成され、２軸曲げ曲面を含む押圧面と前記押圧面に隙間をおいて対向する１軸曲げ曲面からなる設置面とを具備するバッファー層と、前記設置面に密着して設けられ前記設置面に沿って１軸曲げされたシート状の圧力センサと、を備えている。

図１は、第１実施形態に係る圧力検出デバイスの斜視図。 図２は、図１の線Ａ－Ａに沿った前記圧力検出デバイスの断面図。 図３は、図１の線Ｂ－Ｂに沿った前記圧力検出デバイスの断面図。 図４は、前記圧力検出デバイスの圧力センサの断面図。 図５は、前記圧力センサの回路構成を模式的に示す平面図。 図６は、前記圧力センサを押圧した状態を模式的に示す断面図。 図７は、前記圧力検出デバイスの中央部を押圧した際の圧力分布を模式的に示す図。 図８は、前記圧力検出デバイスの周縁部を押圧した際の圧力分布を模式的に示す図。 図９は、前記圧力検出デバイスの変換前および変換後の感圧分布を示す図。 図１０は、変形例に係る圧力センサの断面図。 図１１は、前記圧力検出デバイスの使用例を示す斜視図。 図１２は、第２実施形態に係る圧力検出デバイスの斜視図。 図１３は、第２実施形態に係る圧力検出デバイスの縦断面図。 図１４は、第２実施形態に係る圧力検出デバイスの使用例を示す斜視図。 図１５は、第２実施形態の一変形例を示す斜視図。 図１６は、第３実施形態に係る圧力検出デバイスの押圧面の側を示す斜視図。 図１７は、第３実施形態に係る圧力検出デバイスの圧力センサの側を示す斜視図。 図１８は、図１６の線Ｄ－Ｄに沿った前記圧力検出デバイスの断面図。 図１９は、図１６の線Ｅ－Ｅに沿った前記圧力検出デバイスの断面図。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施形態について詳細に説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る圧力検出デバイスについて詳細に説明する。
図１は、第１実施形態に係る圧力検出デバイスの斜視図、図２は、図１の線Ａ－Ａに沿った圧力検出デバイスの断面図、図３は、図１の線Ｂ－Ｂに沿った圧力検出デバイスの断面図である。
図において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交している３方向を示しているが、これらの方向は、９０度以外の角度で交差していてもよい。第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向を上又は上方と定義し、第３方向Ｚの矢印の先端に向かう方向とは反対側の方向を下又は下方と定義する。
第３方向Ｚの矢印の先端側に表示装置を観察する観察位置があるものとし、この観察位置から、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙで規定されるＸ－Ｙ平面に向かって見ることを平面視という。
また、以下の説明において、１軸曲げ曲面とは、１軸の回りで曲げられた曲面、例えば、円弧面、円筒面、三角錐などの２Ｄ曲面であり、展開すると平面となる曲面であると定義する。１軸曲げ曲面は、互いに平行な複数本の軸の回りで曲げられた曲面、例えば、S字形、波状に曲げられた曲面を含むものとしている。２軸曲げ曲面とは、平行でない複数本の軸の回りで曲げられた曲面、例えば、球面、自由曲面、樽状曲面などの３Ｄ曲面であると定義する。

図１ないし図３に示すように、第１実施形態に係る圧力検出デバイス１０は、合成樹脂、ゴム、エラストマーなどの弾性材料で形成されたバッファー層２０と、バッファー層２０に貼付されたシート状の圧力センサ５０と、を備えている。
バッファー層２０は、２軸曲げ曲面、例えば、凸の球面からなる外面（押圧面）ＳＡおよび押圧面ＳＡと対向する円形の平坦な底面ＳＣを有している。底面ＳＣの中央部に、第１方向Ｘに延びる中心軸線を有する半円筒形の凹所２２が形成されている。凹所２２の底面は、押圧面ＳＡに向かって凸に形成された１軸曲げ曲面、ここでは、半円筒形の設置面ＳＢを形成している。設置面ＳＢは、間隔を置いて、押圧面ＳＡに対向している。

圧力センサ５０は、矩形のシート状に形成され、互いに対向する一対の矩形状の主面（第１主面、第２主面）を有している。圧力センサ５０は、凹所２２の内に配置されている。圧力センサ５０は、一方の主面（第１主面）全体がバッファー層２０の設置面ＳＢに貼付され、設置面ＳＢの全面に密着している。圧力センサ５０は、設置面ＳＢに沿って１軸曲げされ、設置面ＳＢと同一の１軸曲げ曲面、ここでは、半円筒形を成している。圧力センサ５０の一対の側縁５０ａ、５０ｂは、バッファー層２０の底面ＳＣと面一に整列している。
凹所２２は、充填部材（芯材）２４で埋められている。芯材２４としては、バッファー層２０よりも剛性の高い弾性材、金属部材などを用いることができる。芯材２４は、圧力センサ５０の他方の主面（第２主面）に密着しているとともに、底面ＳＣと面一に設けられている。

圧力センサ５０の一例について説明する。図４は、圧力センサの断面図、図５は、圧力センサの回路構成を示す平面図である。
図４に示すように、シート状の圧力センサ５０は、アレイ基板５１と、アレイ基板５１に間隔を置いて対向したセンサ層（感圧層）５４と、センサ層５４の上に順に積層された対向電極ＣＥ、および保護層６０と、を備えている。圧力センサ５０の積層方向の厚さは、１０～数１００μｍ程度に形成されている。圧力センサ５０は、アレイ基板５１と対向電極ＣＥとに接続されたコントローラ６２を有している。コントローラ６２は、圧力センサ５０に加えられた圧力の圧力値および押圧位置を測定する。

アレイ基板５１は、矩形状の絶縁性基板である。アレイ基板５１は、センサ層５４と対向する対向面５１ａと、対向面５１ａと対向する下面５１ｂとを有している。対向面５１ａには、複数のアレイ電極（画素電極）ＰＥがマトリックス状に並んで設けられている。下面５１ｂは、圧力センサ５０の第２主面を形成している。
図５に示すように、アレイ基板５１は、対向面５１ａに設けられた、互いに平行な複数本の走査線ＧＬと、互いに平行に、かつ、走査線ＧＬと直交して延びる複数本の信号線ＳＬと、各走査線ＧＬと信号線ＳＬとの交差部分に設けられた複数のトランジスタＴＲと、を備えている。トランジスタＴＲのゲート電極ＧＥは走査線ＧＬに接続され、トランジスタＴＲのソース電極ＳＥは信号線ＳＬに接続されている。トランジスタＴＲのドレイン電極ＤＥには、アレイ電極ＰＥが接続されている。アレイ電極ＰＥと対向電極ＣＥとの間に、センサ層５４が配置されている。

図４に示すように、センサ層５４は、平面視でアレイ基板５１と同形状に形成されたシート部材である。センサ層５４は、第１面５２ａおよび第１面と対向する反対側の第２面５２ｂを有している。センサ層５４は、アレイ基板５１とは別途に製造されたセンサシートを使用している。センサ層５４は、応力を印加することで抵抗値が変化する材料、例えば、絶縁性が高いゴム材料に導電性の微粒子を分散して成る感圧導電性エマストラーで形成されている。センサ層５４において、母材の内部に配置された導電性の微粒子は、互いに離隔している。センサ層５４の母材には、剛性が低いゴムを用いている。よって、通常時（変形していない場合）のセンサ層５４は、非常に高い抵抗値を示し、厚さ方向および面方向に絶縁性を有している。一方で、センサ層５４は、上から押圧された場合、押圧された箇所の母材がアレイ基板５１の側に窪む。これにより、変形する母材に含まれる導電性の微粒子同士が互いに接触し、厚さ方向に導電性を有することになる。以上から、センサ層５４は、厚さ方向からの加圧により抵抗値が変化する感圧材料により形成されている。

センサ層５４の第１面５２ａは、所定の間隔を置いて、アレイ基板５１の対向面５１ａおよびアレイ電極ＰＥとほぼ平行に対向している。センサ層５４の第２面５２ｂの上に対向電極ＣＥが積層されている。対向電極ＣＥは、センサ層５４の第２面５２ｂの全面に成膜されたベタ電極であり、平面視でアレイ基板５１とほぼ同じ大きさの矩形状に形成されている。対向電極ＣＥには、コントローラ６２から基準電圧が印加される。
保護層６０は、平面視でアレイ基板５１と同形状に形成されたシート部材である。保護層６０は、絶縁性が高く、かつ剛性が低いゴム又は樹脂により形成されている。保護層６０は、対向電極ＣＥの上に積層されている。保護層６０は、対向電極ＣＥに貼付された第１面６０ａと反対側の第２面６０ｂとを有している。保護層６０の第２面６０ｂは、圧力センサ５０の第１主面に相当し、圧力を受ける受圧面を形成している。対向電極ＣＥおよび保護層６０は、センサ層５４と同程度の剛性を有し、指などにより押圧された部分だけが窪むようになっている。
なお、対向電極ＣＥは、保護層６０の第１面６０ａに成膜されてもよく、この場合、保護層６０の第１面６０ａおよび対向電極ＣＥの全体がセンサ層５４の第１面５４ａに貼付される。

コントローラ４０は、アレイ電極ＰＥを順次選択するため、走査線ＧＬに接続されるゲートドライバ（図示しない）と、信号線ＳＬに接続するソースドライバ（図示しない）と、を備えている。コントローラ６２は、アレイ電極ＰＥに流れた電流値を測定し、測定した電流値に基づいて、センサ層５４のうち押圧により変形した箇所（座標）と、その押圧力（圧力値）と、を検出する。

次に、圧力センサ５０の動作例を説明する。
図６は、圧力センサ５０の第１主面（第２面６０ｂ）を押圧した状態を示す断面図である。保護層６０の第２面６０ｂが押圧されていない場合、センサ層５４はどの箇所も厚さが小さくなっていない。よって、センサ層５４は、厚さ方向に絶縁性を有し、対向電極ＣＥからセンサ層５４に電流（信号）が流れない。一方、図６に示すように、保護層６０の第２面６０ｂが厚さ方向に押圧されると、保護層６０、対向電極ＣＥ、およびセンサ層５４が押圧方向（積層方向）に窪む。これにより、押圧箇所において、センサ層５４の第１面５４ａが対応するアレイ電極ＰＥ（ＰＥａ）に接触するとともに、センサ層５４の窪んだ変形部分Ｂ１は、抵抗値が低くなる。よって、対向電極ＣＥからセンサ層５４の変形部分Ｂ１を通してアレイ電極ＰＥ（ＰＥａ）に電流が流れる。言い換えると、センサ層５４の変形部分Ｂ１は、面方向において、アレイ電極ＰＥａの周囲に位置する他のアレイ電極ＰＥのそれぞれとは電気的に接続していない。
コントローラ６２は、アレイ電極ＰＥａに信号（電流）が入力されたことを検出し、その押圧された箇所（座標）と圧力値を算出する。

上記のように構成された圧力センサ５０は、図２、図３に示したように、保護層６０の第２面６０ｂ（第１主面）がバッファー層２０の設置面ＳＢに密着した状態でバッファー層２０に貼付され、設置面ＳＢに沿って湾曲している、すなわち、１軸曲げされている。
なお、本実施形態において、バッファー層２０を形成している弾性材料は、圧力センサ５０の保護層６０と同程度の剛性を有している。また、バッファー層２０は、圧力センサ５０のセンサ層５４よりも厚い層厚に形成されている。

図７は、バッファー層２０の押圧面ＳＡのほぼ中心部（バッファー層が最も厚い部分）を押圧した際の圧力分布を模式的に示す図、図８は、押圧面ＳＡの周縁部（バッファー層が薄い部分）を押圧した際の圧力分布を模式的に示す図である。
バッファー層２０の押圧面ＳＡを球面（２軸曲げ曲面）とし、圧力センサ５０の受圧面６０ｂを半円筒面（１軸曲げ曲面）とした場合、押圧面ＳＡと受圧面６０ｂとの間隔、すなわち、バッファー層２０の厚さは、全面に亘って均一ではなく、場所により変化している。
図７に示すように、バッファー層２０の押圧面ＳＡのほぼ中心部（バッファー層が厚い部分）を押圧した場合、押圧力（圧力）はややぼけるため、圧力センサ５０には大きく映る、すなわち、圧力は広がった状態で圧力センサ５０に伝わる。
図８に示すように、押圧面ＳＡの周縁部（バッファー層が薄い部分）を斜めに押圧した場合、押圧力（圧力）はぼけることなく圧力センサ５０に伝わり、圧力センサ５０には小さく映る。

そこで、コントローラ６２は、圧力センサ５０で検知された圧力値を押圧面ＳＡの２軸曲げ曲面に応じて補正（変換）することにより、押圧面ＳＡに印加された圧力値を正しく検出する。図９は、圧力センサの変換前と変換後との感圧分布を比較して示す図である。図において、実線は変換前の感圧分布を示し、破線は変換後の感圧分布を示している。
球面（押圧面ＳＡ）に印加された圧力の半円筒面（受圧面６０ｂ）への反映のされ方(圧力ぼけ)は、ＦＥＭ（有限要素法）シミュレーション等で容易に関数として計算可能である。すなわち、バッファー層２０の厚みや形状等をパラメータとして、図９に示すように、押圧面ＳＡの中心部をより大きく圧縮するような関数もしくは換算表を算出することで、事前に変換用の関数もしくは換算表を作成することが可能である。本実施形態の圧力検出デバイス１０において、関数の一例は、以下の数式の通りである。

数式において、ｒは変換前での画像中心Ｃから押圧位置までの距離、ｒ‘は変換後の画像中心Ｃから押圧位置までの距離、Ｒは画像中心Ｃから対角までの距離、Ａは定数である。
コントローラ６２は、算出された関数を格納した変換部を有し、この変換部は、圧力センサ５０により検出された圧力値を上記関数で変換し、球面（押圧面ＳＡ）に印加された正しい圧力値を算出する。

なお、圧力センサ５０は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の圧力センサを適用可能である。図１０は、変形例に係る圧力センサの断面図である。
図示のように、変形例によれば、アレイ基板５１の第1面５１ａ上に複数の対向電極ＣＥが設けられ、それぞれ対応するアレイ電極（画素電極）ＰＥと面方向に対向して配置されている。この圧力センサ５０によれば、保護層６０およびセンサ層５４のア押圧箇所がアレイ基板５１側に窪み、センサ層５４の一部がアレイ電極ＰＥおよび対向電極ＣＥに接触することにより、アレイ電極ＰＥと対向電極ＣＥとが電気的に接続され、アレイ電極ＰＥに電流が流れる。コントローラ６２は、アレイ電極ＰＥに信号（電流）が入力されたことを検出し、その押圧された箇所（座標）と圧力値を算出することができる。
その他、圧力センサは、容量変化を検出する圧力センサ、マトリックス状の圧力センサ等を適用することも可能である。

以上のように構成された圧力検出デバイス１０によれば、１軸曲げされた圧力センサ５０により、２軸曲げ曲面を有する押圧面に印加された圧力および圧力分布を検出することが可能となる。圧力センサ５０を２軸曲げ曲面にする必要がなく、製造プロセスの簡略化を図り、かつ、圧力センサの信頼性向上を図ることが可能となる。
図１１は、圧力検出デバイス１０の使用例を示す斜視図である。図示のように、一例では、圧力検出デバイス１０は、自動車のセンターコンソールボックスＣＢに設置され、ディスプレイＤＳを操作するためのタッチパネルを構成している。圧力検出デバイス１０は、底面ＳＣがセンターコンソールボックスＣＢ上に載置され、押圧面ＳＡの側が露出している。圧力検出デバイス１０は、押圧面ＳＡにタッチされると、検出したタッチ位置、タッチ圧力に基づいて入力操作を検出し、これに応じてディスプレイＤＳの表示を制御する。なお、圧力検出デバイス１０は、手袋等をした状態でも操作可能である。また、バッファー層２０の押圧面ＳＡに重ねて、シートやプラスチックの外装を設けても良い。

次に、他の実施形態に係る圧力検出デバイスについて説明する。以下に述べる他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の構成部分には、第１実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略または簡略化する場合がある。
（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態に係る圧力検出デバイスの斜視図、図１３は、圧力検出デバイスの縦断面図である。
図示のように、第２実施形態によれば、圧力検出デバイス１０は、筒状に形成されたバッファー層２０と、バッファー層２０に貼付されたシート状の圧力センサ５０と、圧力センサ５０に接続された図示しないコントローラと、を有している。バッファー層２０は、合成樹脂、ゴム、エラストマーなどの弾性材料で形成され、ほぼ樽状の２軸曲げ曲面からなる外周面（押圧面ＳＡ）と、円筒形状の１軸曲げ曲面からなる内周面（設置面ＳＢ）とを有している。押圧面ＳＡおよび設置面ＳＢは、中心軸線Ｃ１を有し、互いに同軸的に位置している。また、設置面ＳＢは、バッファー層２０の軸方向の一端から他端に亘って延在している。設置面ＳＢは、間隔を置いて押圧面ＳＡに対向している。押圧面ＳＡと設置面ＳＢとの間隔、すなわち、バッファー層２０の厚さは、軸方向の中央部が最も厚く、軸方向の両端に向かって徐々に厚さが薄くなっている。

圧力センサ５０は、前述した第１実施形態における圧力センサと同様の構成を有している。すなわち、圧力センサ５０は矩形のシート状であり、厚さ１０～数１００μｍ程度に形成されている。圧力センサ５０は、互いに対向する一対の矩形状の主面（第１主面、第２主面）を有している。圧力センサ５０は、一方の主面（第１主面）全体がバッファー層２０の設置面ＳＢに貼付され、設置面ＳＢの全面に密着している。圧力センサ５０は、設置面ＳＢに沿って１軸曲げされ、設置面ＳＢと同一の１軸曲げ曲面、ここでは、円筒形を成している。圧力センサ５０の軸方向の両端縁は、それぞれ設置面ＳＢの軸方向の両端縁と整列している。なお、円筒形に形成された圧力センサ５０を設置面ＳＢに貼付する構成としても良い。
圧力検出デバイス１０は、圧力センサ５０の第２主面に密着する円筒形状又は円柱形状の芯材に装着した状態で使用される。

以上のように構成された圧力検出デバイス１０によれば、１軸曲げされた圧力センサ５０により、２軸曲げ曲面を有する押圧面ＳＡに印加された圧力および圧力分布を検出することが可能となる。圧力センサ５０を２軸曲げする必要がなく、製造プロセスの簡略化を図り、かつ、圧力センサの信頼性向上を図ることが可能となる。
図１４は、圧力検出デバイス１０の使用例を示す斜視図である。図示のように、一例では、圧力検出デバイス１０は、歩行器７０のフレームに装着され、歩行器７０のグリップを構成している。フレームは、例えば、円筒パイプで形成され、圧力センサ５０の第２主面に密着している。圧力検出デバイス１０は、使用者が押圧面ＳＡを把持することにより、その把持力および圧力分布を測定することができる。圧力検出デバイス１０は、使用者が手袋等をしている状態でも把持力および圧力分布を測定することができる。

図１５は、第２実施形態の変形例に係る圧力検出デバイスを示す斜視図である。
図示のように、バッファー層２０の外周面（押圧面ＳＡ）は、ほぼ蛇腹形状に湾曲した２軸曲げ曲面としてもよい。押圧面ＳＡは、環状の凸部２２ａおよび環状の凹部２２ｂが軸方向に交互に並んだ曲面形状を有している。バッファー層２０の内周面（設置面ＳＢ）およびシート状の圧力センサ５０は、円筒形の１軸曲げ曲面に形成されている。
上記変形例に係る圧力検出デバイス１０は、自転車、オートバイ、杖などのグリップに好適である。
その他、バッファー層２０の押圧面ＳＡの２軸曲げ曲面の形状は、前述した樽形状、蛇腹形状に限らず、使用目的に応じて種々変形可能である。

（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態に係る圧力検出デバイスの押圧面の側を示す斜視図、図１７は、第３実施形態に係る圧力検出デバイスの圧力センサの側を示す斜視図、図１８は、図１６の線Ｄ－Ｄに沿った圧力検出デバイスの断面図、図１９は、図１６の線Ｅ－Ｅに沿った圧力検出デバイスの断面図である。
図示のように、第３実施形態に係る圧力検出デバイス１０は、偏平なほぼ矩形状のバッファー層２０と、バッファー層２０に貼付されたシート状の圧力センサ５０と、圧力センサ５０に接続された図示しないコントローラと、を有している。バッファー層２０は、合成樹脂、ゴム、エラストマーなどの弾性材料で形成されている。バッファー層２０は、２軸曲げ曲面からなる外面（押圧面ＳＡ）と、円弧状の１軸曲げ曲面からなる内面（設置面ＳＢ）とを有している。押圧面ＳＡは、平面視でほぼ矩形状に形成され、第１方向Ｘにおいて、凸の円弧状の曲面を成し、第２方向Ｙにおいて、凹の円弧状の曲面を成している。
設置面ＳＢは、間隔を置いて押圧面ＳＡに対向している。設置面ＳＢは、平面視で矩形状に形成され、押圧面ＳＡに対して凹の円弧状の曲面を成している。
押圧面ＳＡと設置面ＳＢとの間隔、すなわち、バッファー層２０の厚さは、第２方向Ｙにおいて、軸方向の中央部が最も薄く、軸方向の両端に向かって徐々に厚くなっている。バッファー層２０の厚さは、第１方向Ｘにおいて、軸方向の中央部が最も厚く、軸方向の両端に向かって徐々に薄くなっている。

圧力センサ５０は、前述した第１実施形態における圧力センサと同様の構成を有している。すなわち、圧力センサ５０は矩形のシート状であり、厚さ１０～数１００μｍ程度に形成されている。圧力センサ５０は、互いに対向する一対の矩形状の主面を有している。圧力センサ５０は、一方の主面（前述した保護層の第２面６０ｂ）全体がバッファー層２０の設置面ＳＢに貼付され、設置面ＳＢの全面に密着している。圧力センサ５０は、設置面ＳＢに沿って曲げられ、設置面ＳＢと同一の１軸曲げ曲面、ここでは、円弧状の曲面を成している。圧力センサ５０の４辺は、設置面ＳＢの４辺とそれぞれ整列している。

上記のように構成された圧力検出デバイス１０は、例えば、椅子の座面、支持台、ソファーなどに設置され、マット、座布団などとして使用することができる。この場合、圧力センサ５０の側を座面、支持台などの上に載置する。使用者が押圧面ＳＡの上に座ると、圧力検出デバイス１０は、押圧面ＳＡに加わる圧力値、圧力分布を測定する。
以上のように構成された第３実施形態に係る圧力検出デバイス１０においても、１軸曲げされた圧力センサ５０により、２軸曲げ曲面を有する押圧面ＳＡに印加された圧力および圧力分布を検出することが可能となる。圧力センサ５０を２軸曲げする必要がなく、製造プロセスの簡略化を図り、かつ、圧力センサの信頼性向上を図ることが可能となる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明の実施形態として上述した各構成を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての構成も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
例えば、バッファー層の押圧面および設置面の形状は、前述した実施形態に限定されることなく、圧力検出デバイスの使用目的、使用状況に応じて、他の種々の形状を選択することが可能である。バッファー層および圧力センサの構成材料および寸法は、前述した実施形態に限定されることなく、適宜、変更可能である。また、曲げ曲面は、２軸以上の曲げ曲面を適用しても良い。

１０…圧力検出デバイス、２０…バッファー層、２２…凹所、２４…芯材、
５０…圧力センサ、６２…コントローラ、ＳＡ…押圧面、ＳＢ…設置面

Claims (7)

1. 弾性材料で形成され、２軸曲げ曲面を含む押圧面と前記押圧面に間隔をおいて対向する１軸曲げ曲面からなる設置面とを具備したバッファー層と、
   前記設置面に密着して設けられ前記設置面に沿って１軸曲げされたシート状の圧力センサと、を備える圧力検出デバイス。
2. 前記バッファー層は、凸状の球面からなる前記押圧面と、前記押圧面に対向する平坦な底面と、前記底面に形成された凹所と、前記凹所の底面を形成し前記押圧面に向かって凸に１軸曲げされた前記設置面と、を有し、
   前記圧力センサは、前記凹所の内に収納され前記設置面に密着している、
   請求項１に記載の圧力検出デバイス。
3. 前記凹所に充填され前記凹所を塞ぐ充填部材を更に備えている請求項２に記載の圧力検出デバイス。
4. 前記バッファー層は、中心軸線を有する樽形状に２軸曲げされた前記押圧面と、前記中心軸線と同軸な円筒形状に１軸曲げされた前記設置面と、を有し、
   前記圧力センサは、前記設置面に密着し円筒形に１軸曲げされている、
   請求項１に記載の圧力検出デバイス。
5. 前記バッファー層は、凹状の曲面を含む２軸曲げ曲面からなる前記押圧面と、前記押圧面に対して凹状の１軸曲げ曲面からなる前記設置面とを有し、
   前記圧力センサは、前記設置面に密着して設けられ前記設置面に沿って凹状に１軸曲げされている、請求項１に記載の圧力検出デバイス。
6. 前記圧力センサは、複数のアレイ電極が設けられたアレイ基板と、前記アレイ電極に対向する対向電極と、前記アレイ基板と対向電極との間に設けられた感圧層と、弾性材料で形成され前記対向電極に重ねて設けられた保護層と、を備え、前記保護層が前記設置面に密着して前記バッファー層に貼付されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の圧力検出デバイス。
7. 前記アレイ基板および前記対向電極に接続され、入力された圧力の位置、圧力値を検知するコントローラを更に備え、前記コントローラは、前記押圧面の曲面形状に応じて前記検知された圧力値を変換する変換部を有している、請求項６に記載の圧力検出デバイス。

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